双轴直线振动筛设计说明书(编辑修改稿)

双轴直线振动筛设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

的设计 具有重大的现实与经济意义。 同时通过毕业设计让我学道了 很多知识，不但锻炼了独立思考的能力，而且提高了自我的设计理念 [1]。 振动筛的发展史 用筛分机 把碎散物料筛分成不同的颗粒，已经有悠久的历史。 从英国煤炭工业的文献记载，在 1589 年提到煤的筛分。 为了向市场提供各种颗粒的商品煤，广泛的对煤进行筛分，是到 19 世纪下半业才盛行起来。 固定筛是古老的 筛分机。 当时，有的固定筛用若干木条构成，也叫棒筛，后来出现了有传动机构的棒条筛。 这就是沿用至今的辊轴筛。 为满足工业生产的需要，圆筒筛，摇动筛和振动筛也先后问世 [7]。 与固定筛相比，虽然辊轴筛，圆筒筛和摇动筛的工作效率有较大的改善，而且仍不失为结构简单和工作可靠，但是却步能满足生产发展的需要。 因此，早在 60 年代，这些筛子在我国就开始被逐渐淘汰。 固定筛不消耗动力和非常 2 简单可靠的结构，仍具有很强的生命力，目前仍大量用于初步筛分。 振动筛采用抛射式筛分，筛子每振动一次，物料便被抛射一次，相对筛面冲击一次，被筛分物 料的折中特点使得振动筛的筛分效率高，生产能力大，因此被广泛使用。 在振动筛产生以后，人们开始重视建立和发展筛分理论。 早期的筛分理论形成于 50 年代初，它是以单个颗粒为研究对象而发展起来的，一般称为单颗粒运动理论。 该理论系统的描述了振动筛对物料进行抛射式筛分时，单个颗粒的运动情况，进而提出了筛分机特性值，即振动强度 K，和筛分特性值，即抛射强度 VK。 经过长期实践，人们发觉按照上述筛分理论设计的振动筛，对细物料进行筛分时的生产能力太小，遂意识到以单个颗粒物料的运动状态代表 成群的物料运动状态具有交大的片面性。 随着研究工作的深入，自 1965 年开始逐步建立起颗粒在筛面上的运动理论。 该理论以力群为研究对象，根据物体在碰撞时传递能量的原理，提出了筛面上整个料层中不同位置颗粒的速度变化规律，突破了单颗料理论关于振动强度小于 的临界值。 在此基础上，建立了薄层筛分法和变倾角筛分法，研制出等厚振动筛。 用统计学方法研究碎散物料在筛面上透筛概率，称为概率筛分理论。 该理论是由瑞典的摩根森于 1951 年最先提出的，故在该理论指导下设计的振动筛称为摩根森概率筛 [8]。 在力群运动理论的知道下，近代 振动筛的抛射强度和振动强度普遍提高。 如德国和美国直线振动筛 K 值达 ，有的甚至达 ， VK 值达 以上。 振动概率筛 K 值达 ～ 7， 弛张筛 K 值甚至达到 30。 这些参数强化的振动筛适应了近代筛分作业的特点 —— 细粒物料增多，水分和黏性增大，以及筛分粒度下降和要求的分级，脱水效率提高等。 随着工业企业的发展和筛分机设计制造技术的进步，自 70 年代以来，世界上一些国家先后研制出了大型振动筛，筛宽在 以上的已不罕见。 3 如日本身刚所生产的振动筛达 2m ，德国 公司生产的振动筛宽达 ，面积约为 50 2m。 振动筛大型化标志着筛分机技术已达到先进水平。 零部件标准化，通用化和产品系列化，生产专业化，是近代机械工业的重要标志，筛分机械也不例外。 如德国 公司生产的 USK 圆振动筛和 USL直线振动筛，其激振器可以通用，同一个筛框既可以装分级筛面，也可装脱水筛面。 又如美国振动筛，其基形已经稳定，主要力量放在改进结构，简化制造和应用新技术的方面。 有的筛子除激振器外，筛框也作成 单体结构，可以在现场组装，极大地方便了制造，运输和维修。 前苏联早在 60 年代中期就组织了筛分机产品整顿，统一基型，减少杂乱型号，在此基础上 提高产品的系列化程度。 国外许多筛分机械公司都是科研，设计，制造和销售的联合体，专业化程度高，产品继承性好，经过多年改进，使产品逐步完善和提高 [9]。 振动筛在国内外的发展现状 建国 50多年来，我国的筛分设备走过了一个从无到有，从小到大，从落后到先进的发展过程，前后经历了测绘仿制，自行研制和引进提高 3个阶段。 (1)仿制阶段 ， 上世纪 50年代，我国的筛分设备极为落 后，生产上使用的都是从前苏联引进的 TYII型圆振动筛；波兰的 Wp1型和 Wp2型吊式直线振动筛。 为适应生产的发展， 国内各个 制造单位，通过对以上几种进口筛机进行测绘仿制，形成了国产型号为 SZZ系列的自定中心筛、 SZ系列的惯性筛和 SSZ 系列的直线筛等，初步奠定了我国筛分机械的基础。 (2)自行研制阶段， 1967年由洛阳矿山机械研究所、鞍山矿山机械厂、北京煤矿设计院、沈阳煤矿设计院、平顶山选煤设计研究院组成了联合设计组，制定了我国第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，并进行了 ZDM(DDM)系列单轴振动筛和 ZSM(DSM)系列双轴振动筛的产品设计工作。 1980年，鞍矿厂完成了这四种基型筛的制造，并通过了技术鉴定，在工业上得到了广泛的应 4 用，这标志着我国筛分机械走上了自行研制发展的道路。 (3)引进提高阶段 ， 上世纪 80年代以来，冶金和煤炭系统不断从国外引进先进的振动筛产品。 在煤炭行业：山东兖州矿务局兴隆庄选煤厂引进了美国RS公司的 TI倾斜筛和 TH 水平筛；河北开滦矿务局 各庄选煤厂引进了德国KHD公司制造的 USK 圆振动筛、 USL直线振动筛；山西矿务局选煤厂和淮北矿务局临涣选煤厂从日本神户制钢所引进的 H L W型直线振动筛等。 这些筛机技术参数先进、结构合理、工作平稳、可靠耐用，基本上代表了 2 0世纪70年代国际振动筛的技术水平。 在引进筛机产品的同时，国内生产振动筛的专业厂 —— 鞍矿厂先后派谴专业技术人员去美国和德国进行技术考察，并进行技术引进。 1980年鞍矿厂从美国 RS公司引进 TI和 TH型振动筛制造技术，转化为国内型号定为 YA系列圆振动筛和 ZKX系列直线振动筛，在国内得到广泛应用。 此外， 1986年洛矿厂也从日本神户制钢所引进了 HLW型振动筛制造技术，转化后国内型号定为 ZK系列振动筛，该筛结构紧凑、重量轻，最大规格的筛分面积达 27m2，是当时国内最大的直线振动筛。 国外振动筛产品和制造技术的引进，拓宽了我国筛分机械设计制造人员视野，他们从中了解和学习到了先进国家设计制造振动筛的理论、方法、设计技术、制造工艺，生产管理，业务水平也大大提高。 普通振动筛是采用中等料层厚度筛分法进行筛分，然而，随着筛分技术的发展，新的筛分理论不断出现，相应生产出新的筛分设备。 于此同时 ， 我国 筛分 机械的制造水平也有了很大的提高。 对以往工程中常用的振动筛 ,大都采用单质体集中质量力学模型 ,对有二次隔振功能的振动筛和弹性连杆式振动筛 ,通常采用双质体集中质量力学模型 ， 目前一般采用刚性平板力学模型进行解析求解 ,研究振动筛结构强度、刚度和各阶固有模态时 ,也采用连续体力学模型。 对于大型振动筛结构的弹性体力学模型 ,目前大都采用离散化数值方法 ,例如有限元模态分析法。 从发展的趋势看 ,振动筛的减振是利用继电器控制和单板计算机控制共振振幅 ,用继电器控制虽然减振效果 5 好 ,但线路复杂 ,调试困难 ,线圈容易出现故障 ,所以目前应用受到制 . 如果用单板计算机控制 ,实验表明。 可以限制共振振幅为正常工作时振幅的 115 倍以内。 国内外一般 采用激振电机 ,但由于激振电机与筛箱一起振动 ,所以要求电机具有较高的耐振 性能。 目前我国筛分机械的生产已形成较大规模，主要生产厂家有 30 多个，可供应 200 多个品种，年累计产量 20xx 台左右，产值近亿元，基本上满足了各部门对筛分机械的要求。 振动筛的工作原理、分类及特点 振动筛的工作原理 将颗粒大小不同的碎散物料群 ， 多次通过均匀布孔的单层或多层筛面 ，分成若干不同级别的过程成为筛分。 理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上 ， 称为该筛面的筛上物 ， 小于筛孔的颗粒透过筛孔 ， 称为该筛面的筛下物。 碎散物料的筛分过程 ,可以看作由两个阶段组成 :一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所 组成的物料层到达筛面 ； 二是细颗粒透过筛孔。 要想完成上述两个过程 ， 必须具备最基本的条件 ， 就是物料和筛面之间要存在着相对运动。 为此 ， 筛箱应具有适当的运动特性 ， 一方面使筛面上的物料层成为松散状态 ； 另一方面 ， 使堵在筛孔上的粗颗粒闪开 ， 保持细颗粒透筛之路畅通。 实际的筛分过程是 :大量粒度大小不同 ,粗细混杂的碎散物料进入筛面后 ,只有一部分颗粒与筛面接触 ,而在接触筛面的这部分物料中 ,不全是小于筛孔的细粒 ,大部分小于筛孔尺寸的颗粒 ,分布在整个料层的各处。 由于筛箱的振动 ,筛上物料层被松散 ,使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大 ,小颗粒乘机穿过间隙 ,转移到下层或运输机上。 由于小颗粒间隙小 ， 大颗粒并不能穿过 ， 因此 ， 大颗粒在运动中 ， 位置不断升高。 于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了分离 ， 即按颗粒大小进行了分层 ， 形成了小颗粒在下 ， 粗颗粒居 6 上的排列规则。 到达筛面的细颗粒 ， 小于筛孔者透筛 ， 最终实现了粗、细粒分离 ， 完成筛分过程。 然而 ， 充分的分离是没有的 ， 在筛分时 ， 一般都有一部分筛下物留在筛上物中。 细粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难。 振 动筛一般分为三大类为圆运动振动筛、直线运动振动筛和共振筛。 直线振动筛的工作原理 直线振动筛是采用惯性激振器来产生振动的，其振源有电动机带动激振器，激振器有两 个轴，每个轴有一个偏心重，而且以相反的方向旋转，又称双轴振动筛。 当两个偏心重的圆盘转动时，两个偏心重产生的离心力 F，在x 轴的分量总是抵消，在 y 轴的分量相加，其结果在 y 轴方向产生一个往复的激振力，使筛箱在 y 轴方向上产生往复的直线轨迹振动 ，如图 11。 还有一种情况是振源采用的是振动电机，这时需要布置两台，他们的轴线方向必须与振动筛纵向轴线方 向一致。 两台振动电机对称布置在筛箱的上方，下部和两侧均可以。 trmP y  s in20  trm  sin20 tP sin (11) 式中 m —— 不平衡重的质量和，  0mm ，单位为 kg ； P — — 不平衡重块所产生的激振力，单位为 N； T — — 转动时间，单位为 s； r — — 不平衡重质心回转半径 , 单位为 m； 7 ωtPyP0ωωtP yP 0ωyxxy 图 11 振动筛原理图  — — 不平衡重的回转角速度，单位为 rad/s； yP — — 在振动方向上的激振力 , 单位为 N； 0m — — 每个偏心块的质量，单位为 kg。 由上式可见，双轴惯性激振器，当作同步反向回转的时候，产生定向的简谐力，此力通过筛箱的质心，使筛箱作定向往复直线振动。 直线振动筛的筛面倾角通常在 010 以 内 ，筛面的振动振动角度一般为045 ，筛面在激振器的作用下作直线往复运动。 颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，从而使物料在筛面的振动过程中不断向前运动，物料的抛射与下落都对筛面有 冲击，致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。 筛子的筛分效率及生产能力同筛面的倾角，筛面的振动角度，物料的抛射系数有关。 为了保证筛分效率高，筛子的生产能力大，必须选择合适的 yK 值。 8 第 2 章 总体方案的 设计 振动筛方案的列举 本次设计的直线振动筛用于煤的初步筛分， 振动频率为 Hz1000~800 、筛孔尺寸为 mm50 ，生产率为 h/T50。 受振动筛工作条件的要求，确定两种设 计方案。 方案一： ZKX 型直线振动筛如图 21。 图 21 ZKX 型直线振动筛 方案二： ZKB 型直线振动筛如图 22。 方案分析 ZKB 型 直线振动筛是采用双电机驱动 ， 同步传动 ， 主振动弹簧为橡胶弹簧 ， 电机经轮胎式联轴器从筛箱侧直接带动两主轴转动。 传动结构简单 ， 维修方便运转中不产生较强的噪声和振动 ， 故障相对少些 ， 维修量小。 ZKX 型 直线振动筛主振弹簧为圆柱形螺旋弹簧 ， 采用箱式激振器单电机齿轮强迫传动 ， 运转中容易产生因加工 ， 装配方面存在误差而引发较强的噪 9 图 22 ZKB 型直线振动筛 声和振动同时由于激振箱内使用稀油润滑回转轴的密封要求比较高。 安装技术要求也较高 ， 维修质量难以保证。 ZKB 型 振动筛常见故障 ： 轮胎式联轴器的胶皮损坏 、 主振橡胶弹簧易坏。 ZKX 型 振动筛常见故障 ： 噪声严重 、 筛箱后箱板筛板下面的底梁振裂 、电动机轴断裂 、 电动机经常烧坏 、 电机底座螺栓被振断 、 电机支撑架断裂 、激振器传动齿轮及轴承易损坏 、 主振弹簧折断运转时还会出现跑料现象。 方案确定 综合上述 两 种方案 ,ZKB 型 振动筛 是 采用 双电机驱动 ,同步传动，主振动弹簧 为橡胶弹簧， 选用块偏心式激振器、万向传动轴等先进高可靠性部件 ,筛箱结构设计合理 ,具有整体刚度大、参数选择合理、维护方便、筛分效率高 ，运转中不产生较强的噪声和振动 等优点。 所以，采用 ZKB 型直线振动筛。